基本原理
沉管法也稱預(yù)制管段沉放法，簡單地說就是先在干塢中或船臺上預(yù)制大型混凝土箱形構(gòu)件或是混凝土和鋼的組合箱形構(gòu)件，并于兩端用臨時隔墻封閉，舾裝好拖運、定位等設(shè)備，然后將這些構(gòu)件浮運沉放在河床上預(yù)先浚挖好的溝槽中并聯(lián)接起來，最后回填砂石并拆除隔墻形成隧道。
根據(jù)國際隧道協(xié)會（ITA）沉管隧道和懸浮隧道工作組1993年報告，一種當(dāng)今普遍被認可的沉管隧道定義為：沉管隧道（Immersed Tunnel）是由若干預(yù)制的管節(jié)，分別浮運到現(xiàn)場，一個接一個的沉放安裝，在水下將其相互連接并正確定位在已經(jīng)開挖的水下溝槽內(nèi)，其后輔以相關(guān)工程施工，使這些管節(jié)組合體成為連接水體兩端陸上的隧道型載體。
施工技術(shù)特點
1）沉管施工因基槽開挖深度淺、承受地基荷載小等原因而對地質(zhì)水文適應(yīng)能力強。
2）與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標高可抬高，與岸上道路銜接容易。
3）沉管隧道管節(jié)長度較長，接縫少，防水性能好。
4）預(yù)制管節(jié)與基槽開挖可同時進行，施工干擾少，施工工期短。
沉管隧道分類
按斷面分為：圓形和矩形。
按管節(jié)制作方式分為：船臺型和干塢型。
按管節(jié)材料分為：鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
同時，沉管隧道有一種特殊的形式——懸浮隧道，其特殊性表現(xiàn)在沉管管段不是埋在河底溝槽內(nèi)，而是懸浮于水中，隧道用錨索錨固于一定間隔的海底錨座上，錨索另一端則通過各固定在隧道上的套環(huán)與隧道主體結(jié)構(gòu)相連。
歷史發(fā)展
1）國外發(fā)展
沉管法的起源（20世紀初～30年代）
第一條用沉管法施工成功的是美國波士頓的雪莉排水管隧洞，于1894年建成，直徑2.6米，長96米，由6節(jié)鋼殼加磚砌的管段連接而成。
1910年美國采用沉管法建成了底特律河鐵路隧道，水下段由10節(jié)長78.2m的鋼殼管段組成。1928年,采用沉管法修建的第一條水底道路隧道為美國加利福尼亞州的奧克蘭與阿拉梅達之間的波西隧道，水下段長744米，使用12節(jié)62米長的管段。它是鋼筋混凝土圓形結(jié)構(gòu)，其外徑為11.3米。該隧道采用圓形的雙車道斷面等許多重要特點，成了美國后來用沉管法的楷模。但從1930年建造的底特律—溫莎隧道起又采用了鋼殼制作的管段，而將其橫斷面的外形改為八角形。1910年至1942年期間,美國共建造了7條沉管隧道。
德國于1927年在柏林采用沉管法建成了一條總長為120米的水底人行隧道,隧道結(jié)構(gòu)采用圓形鋼殼。
沉管法的發(fā)展（20世紀40～60年代）
1943年荷蘭的鹿特丹的馬斯河底采用沉管法建成一條道路隧道, 內(nèi)設(shè)4車道并附設(shè)自行車和人行的專用通道。管段斷面為24.8×8.4米。隧道結(jié)構(gòu)為矩形鋼筋混凝土管節(jié), 外面用鋼板防水，并用混凝土作防銹保護層。并解決了管節(jié)的接頭防水,發(fā)明了橡膠止水帶作初始密封和橡膠止水帶作永久密封。因管段寬度大而創(chuàng)造了噴砂作墊層的基礎(chǔ)處理方法。在歐洲由于向多車道斷面發(fā)展，都采用這種矩形的鋼筋混凝土管段，為第二代沉管隧道奠定了基礎(chǔ)。
日本于1944年建成首條沉管隧道,結(jié)構(gòu)形式大部分為矩形鋼筋混凝土管節(jié),小部分為圓形鋼殼混凝土管節(jié)。
50年代以前，對鋼殼制作的管段，曾采用水下灌筑混凝土的方法進行水下連接50年代以后，由于水下連接技術(shù)的突破──采用水力壓接法，并應(yīng)用橡膠墊圈作止水接頭，沉管法被廣泛采用，并隨之較快地發(fā)展。60年代后期，又出現(xiàn)了不設(shè)通風(fēng)道，又無通風(fēng)機房的第三代沉管隧道。由于管段斷面相應(yīng)縮小，有利于提高沉管法的施工效益。丹麥于1969年建成的利姆水道隧道，即為這一型式應(yīng)用的第一例。沉管法也應(yīng)用于建設(shè)地下鐵道隧道。1960年開始施工的荷蘭鹿特丹市地下鐵道隧道工程即為一例。
沉管法的長距離化發(fā)展（20世紀70年代至今）
1976年建成的日本東京港公路隧道,6車道,沉管隧道長1035m,斷面37.4m×8.8m,9節(jié)管段,每節(jié)長115m,基礎(chǔ)采用注漿法。
2006年建成的丹麥與瑞典的厄勒海峽通道工程全長16km，其中西側(cè)海底隧道長4050m，寬38.8m，高8.6m，位于海底10m以下，由5條管道組成，他們分別是兩條火車道、兩條雙車道公路和一條疏散通道，是目前世界上最寬敞的海底隧道；中間的人工島長4055m，將兩側(cè)工程連在一起；東側(cè)跨海大橋全長7845m，上為4車道高速公路，下為對開火車道，共有51座橋墩，中間是斜拉索橋，跨度490米，高度55米，是目前世界上已建成的承重量最大的斜拉索橋。
2008年，土耳其博斯布魯斯隧道建成，沉管隧道長1.4km，由11節(jié)寬15.3m、高8.6m、長98.5～135m的管節(jié)組成，中間設(shè)置中隔墻。管節(jié)采用三面外包鋼板、內(nèi)部澆筑混凝土、頂部加橡膠防水膜的形式。
2010年建成的韓國釜山-巨濟高速道路工程包括一條3240m的沉管隧道-世界上最長的沉管隧道之一，斷面26.46m×9.97m,18節(jié)管段,每節(jié)長180m,基礎(chǔ)采用先鋪法碎石。
國外部分沉管隧道發(fā)展一覽表
2）國內(nèi)發(fā)展
沉管法的探索（20世紀60年代～80年代）
60年代，我國上海開始進行沉管法隧道的試驗研究，重點研究基槽開挖技術(shù)和回淤問題，管段結(jié)構(gòu)設(shè)計和防水、拖運沉放施工工藝及其下沉速度、穩(wěn)定性、管段外防水技術(shù)、噴砂基礎(chǔ)的設(shè)計和施工工藝及沉埋隧道施工對航運、航道的影響等項目。1972，香港建造第一條跨港沉管隧道。1973年配合金山石化廠出水口過堤過管工程中得以實施，通過六節(jié)外包6.4m×3.2m×30m的管段，按沉放施工工藝要求，模擬越江隧道30m×10m×150m（4～6車道隧道）管段縮尺試驗過程，管段制作利用打浦路隧道浦西江邊起爆層作滑車式船臺和下水，管段制作起浮后拖運至杭州灣金山工程現(xiàn)場水域，拖運距離長達140海里，整個出水口工程的沉放施工既完成了出入口過堤管，又進行了越江沉埋隧道的全過程試驗研究，取得了主要的設(shè)計參數(shù)和施工工藝流程的實際探索。1984年臺灣高雄港又建成了沉管道路隧道。
沉管法的發(fā)展（20世紀90年代至今）
90年代，上海的一些隧道工程技術(shù)人員又參與了廣州珠江隧道和寧波甬江隧道的施工，承擔(dān)了管段外防水和地基處理等工程項目。1990年建成的香港東區(qū)海底隧道，6車道，沉管隧道長1859m，斷面35m×9.8m，15節(jié)管段，每節(jié)長122m-128m，基礎(chǔ)采用砂流法?！ ?993年廣州建成道路、地鐵共用的珠江沉管隧道，同期建成寧波甬江道路沉管隧道。 2002年1月，寧波常洪隧道建成通車是隧道設(shè)計院、隧道公司聯(lián)合上海打撈局、航道局、三航局等單位，完成的雙向四車道道路沉埋隧道工程。常洪隧道江中段沉管法施工，1999年12月開始設(shè)計，2002年3月通車，2003年10月榮獲中國土木工程第四屆詹天佑大獎。國內(nèi)首條樁基礎(chǔ)沉管法隧道。干塢設(shè)于隧道軸線上，并在軸線部位設(shè)舾裝槽，國內(nèi)尚無類似的設(shè)計方案。管段沉放時采用三點臨時支承，前端擱置在鼻托上，尾部兩個垂直千斤頂?shù)呐R時支承點采用大直徑(φ1200mm)鋼管樁，在世界隧道史上尚屬首次。國內(nèi)首次以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水為前提，管段底板不設(shè)任何外防水。
2003年建成的上海外環(huán)隧道是繼這些隧道之后規(guī)模最大的沉管隧道。上海外環(huán)隧道是上海首次采用沉管法施工的雙向八車道大型沉管隧道。工程全長2882.83m。其中沉管段長736m，分為100~108m長度不等的七節(jié)管段。管段橫斷面為三孔二管廊，相應(yīng)車道數(shù)為3+2+3。管段高9.55m、寬43.0m。車輛通行限界凈高：邊孔5.0m、中孔5.5m。隧道最大埋深33.0m，其規(guī)模為國內(nèi)之首，亞洲第一。工程自1999年12月28日開工以來，歷時3年多，經(jīng)歷并克服了眾多關(guān)鍵技術(shù)考驗，于2003年6月21日順利通車。外環(huán)隧道的建成標志著沉管隧道設(shè)計大型管節(jié)和管節(jié)沉放達到了國際先進水平。
目前，廣州佛山高鐵隧道、南昌紅谷隧道、港珠澳島隧工程沉管段等沉管隧道陸續(xù)建設(shè)中，沉管隧道的發(fā)展穩(wěn)步前進中。
國內(nèi)沉管隧道發(fā)展一覽
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